劈裂灌浆在马岗水库除险加固工程中的应用
摘要：劈裂灌浆在土质重力坝加固工程中得到了广泛得到应用，坝身防渗效果明显。对马岗水库坝顶路面至排水棱体高差大于15米的坝段进行劈裂灌浆处理。水库加固完成蓄水多年后，对渗流量、浸润线的观测，较加固以前有明显改变，达到了预期的效果。
关键词：劈裂灌浆，马岗水库，应用
一、工程概况
马岗水库位于阳东县大沟镇，坝址以上控制集雨面积为9.64km2。水库设计正常蓄水位为15.6m，相应库容为827万m3，死水位为10.0m，相应库容为93.5万m3，设计洪水位为17.12m(P=2%)，相应库容为1163万m3，校核洪水位为18.00m(P=0.1%)，相应总库容为1383万m3，水库原设计灌溉面积为1.5万亩，现实有灌溉面积为1.3万亩，是一宗以灌溉为主，兼顾防洪等综合利用的中型水利工程。
二、工程地质
2001年10月广东省揭阳市勘测队对马岗水库主坝、副坝、溢洪道、输水涵管等进行了工程地质勘探，勘探结果表明：主坝坝体填土土质较均匀，砂砾含量较高，粘性较差，土体较松散，主要由花岗岩坡、残积土组成，坝体填土密实度差，透水性较强，填土层底一般有一层耕土，厚度为0.3～0.4m，含腐植质，说明主坝填筑施工时未清基或清基不彻底。主河床部位有一层砾砂层，厚度约为0.5～1.9m，属强透水层。冲积层主要分布在主河床部位，为砾砂、粗砂、淤泥质土，厚度为4.6～8.9m，属强透水层，现场注水试验k值平均值为5×10-3cm/s。坡积层主要分布在两坝头个别钻孔中，为粉质粘土，最大厚度为3.2m，属中等透水层，现场注水试验k值平均值为3.2×10-4cm/s。残积层广泛分布在坝基中，为砾质、砂质粘性土，厚度为4.5～24.3m，属中等透水层，现场注水试验k值平均值为3.94×10-4cm/s。溢洪道地基为残积层，厚度为5.6～17.7m，土体密实，中等透水。
三、灌浆工作内容
主河槽段（桩号0+270～0+705）采用劈裂灌浆处理。劈裂灌浆工程量为1927.8米，孔间距为5m，单排布置。
四、劈裂灌浆施工
1、工艺流程
土坝劈裂灌浆是利用堤坝水平小主应力的分布规律和水力劈裂原理，沿坝轴线布孔，以灌注泥浆的压力有控制性地将坝体劈开，并灌入适宜的浆液，通过浆坝互压和浆液析水引起坝体土的湿陷固结等作用，使之形成竖直的浆脉充填于裂缝、洞穴等隐患处，以堵塞洞穴和裂缝。
2、灌浆材料选取
灌浆材料采用水泥加粘土浆，水泥掺入量为干料的10%。灌浆用的水泥标号为325#。灌浆用水使用水库水，并控制拌浆水的温度，拌浆水的温度不得高于40oC。
灌浆土料的物理力学性质的要求如下表，对灌浆所用土料进行检测，达到规范的要求。
粘土的物理力学性质表
灌浆土料成分%浆液物理力学性能要求单位数量
塑性指数10～15容重t/m31.3～1.6
粘粒含量20～30粘度S30～100
粉粒含量30～50稳定性g/cm3<0.1
砂粒含量10～30胶体率%>80
有机质含量<2失水量cm3/30min10～30
可溶盐含量<8
3、施工方法
（1）布孔、造孔及钻孔保护
按设计图纸定点布孔，先造单序孔。坝体填筑部分采用锤击干钻法造孔，到强风化层改用回转式干法造孔，造孔时孔保持垂直，孔斜不大于孔深1.5%。造孔过程严格控制并做好记录，并做好保护措施。
（2）导管安放和清孔
成孔后在孔内安放导浆管，造孔时采用的钻头直径要与导管的直径相当，灌浆管装上压力表做好灌浆准备。灌浆压力表多备几个，在压力表失灵时及时更换。
（3）清孔
灌浆前均进行清孔（包括复灌）。
清孔时用灌浆管接上比导管管径小的镀锌管，插进导管内用稀浆，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗。对回水达不到澄清要求的孔段应继续进行冲洗以保证灌浆顺利进行。清孔时灌浆孔有吃浆反映时，再接好导浆管装上压力表、流量计进行灌浆。遇上孔底严重堵塞时要重新清孔，以便浆液能顺利流通。
（4）制浆
灌浆料采用泥浆搅拌灌机。主要特点是高速连续搅拌，自动筛浆，浆液存入搅浆筒内防沉，灌浆泵和储浆筒直接相连，制出的泥浆质量高，能控制很高的含砂量。
将土料、水泥按1:10的比例，连续均匀地从搅浆筒的一端进料口加入，土料从搅浆筒内经过持续高速搅打后，由于泥浆的旋转离心作用，经过另一端排浆口排至转筛内，筛选过的细浆便流入拌浆筒内，以防浆液沉淀。
泥浆浓度的控制：
本工程根据实际情况，采用湿法制浆，湿法制浆就是用天然料场中的湿土（应经钻探取样土工试验后认为宜用来灌浆的合格土料），及相应比例的水泥混合，直接倒入搅拌机中搅拌制浆。此时，泥浆浓度用以下公式进行控制：
g=k*gk=1/(1+)+1/((1+)-1)
式中：g—欲配泥浆的加水量（KG）
g—为用来拌浆的湿土量及水泥量（KG）
k—加水系数
—水土比
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